JPH0760958A - ライン型インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の圧力室と、該圧力室により圧力を付与
されたインクを射出する複数のノズル部と、インクを上
記圧力室から上記ノズル部へ導く複数の流路とを有し、
上記ノズル部を直線状に配置したライン型インクジェッ
トヘッドにおいて、複数の圧力室を該ノズル部の列に対
して平行に複数列かつ千鳥状に配置した場合に、隣接す
る圧力室と流路の間でクロストークの発生しないライン
型インクジェットヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 流路と隣接する圧力室の幅Ｗ１を他の圧力室
１０８等の幅Ｗ２より小さくする。具体的には、圧力室
２０７の幅が小さくなり、圧力室２０７と流路３０８と
の隔壁の厚さが０．１ｍｍから０．１５ｍｍに拡大さ
れ、その隔壁の強度は約３倍の強度となる。圧力室２０
７の圧電素子に電圧が印加された場合、隣接する流路３
０８に振動が伝達するのを阻止して、クロストークが発
生することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧電素子によりイン
クに圧力を付与する圧力室と、該圧力室により圧力を付
与されたインクを射出する複数のノズル部と、インクを
上記圧力室から上記ノズル部へ導く複数の流路とを有
し、複数のノズル部を直線状に配置したライン型インク
ジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のカイザー型インクジェットヘッド
においては、シリアルヘッドが主であり、ドット数も４
８ドットのものが主流となっている。

【０００３】圧力室を円形に配置したシリアルヘッド
は、図６に示すように、圧電素子（図示せず）によりイ
ンクに圧力を付与する圧力室２と、圧力室２により圧力
を付与されたインクをノズル部５へ導く流路３と、流路
３により導かれたインクを射出するノズル部５とからな
るインク射出手段を複数組み備えており、複数のノズル
部５を直線状に配置すると共に圧力室２を円形に配置し
ている。そして、複数の圧力室１の外側には、共通イン
ク路１０が形成されている。

【０００４】また、圧力室を直列かつ対抗して配置した
シリアルヘッドは、図７に示すように、上記と同様に、
圧電素子（図示せず）によりインクに圧力を付与する圧
力室２と、圧力室２により圧力を付与されたインクを射
出するノズル部５とからなるインク射出手段を複数組み
備えており、複数の圧力室２を直列かつ対抗して配置
し、ノズル部５を直線状に配置している。なお、複数の
圧力室２の外側には、共通インク路１０が形成されてい
る。

【０００５】ここで、上記の圧力室を円形に配置したシ
リアルヘッドでは、ヘッドサイズは３０〜３５ｍｍ角の
大きさである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のシ
リアルヘッドではドットの密度が小さく、４ドット／ｍ
ｍ、２インチの印字幅のヘッドを構成しようとした場合
（ドット数は２２４ドット）、上記の円形に配置したシ
リアルヘッドでは、圧力室からノズルまでの距離が最大
で３５．６ｍｍとなり、ヘッドサイズは８５〜９０ｍｍ
角の大きさになってしまう。

【０００７】また、図５に示すように、圧力室２を横一
列に上下に配置し、略中央に配されたノズル部５よりイ
ンクを射出するタイプのものでは、長手方向の長さが１
２０ｍｍ、短辺方向の長さが約３３ｍｍとなり、印字幅
に対してヘッドサイズが大きくなり、かつ、流路の長さ
が長くなるためインクを射出するには、流路抵抗が高い
ため圧電素子の駆動電圧が高くなってしまい、実用的で
ないという問題点があった。

【０００８】そこで、この問題点を解消するものとし
て、本出願人は、図４に示すように、複数の圧力室をノ
ズル部の列に対して平行に複数列かつ千鳥状に配置した
ライン型インクジェットヘッドを案出している。すなわ
ち、図４に示すように、共通インク路１０とノズル部５
０１、５０２、５０３・・・の間に設けられる圧力室
を、上記ノズル部５０１等の列に対して平行に第一列圧
力室群に属する圧力室１０２、１０４、１０６・・・と
第二圧力室群に属する圧力室２０１、２０３、２０５・
・・の二列にかつ千鳥状に配置し、さらには、圧力室と
ノズル部間の流路３０１、３０２、３０３・・・の長さ
に比例して流路の幅を大きくして、イナータンスを均一
にしている。すなわち、近接する各流路の関係では、第
一列圧力室群の圧力室につながる流路３０２、３０４等
の幅が、第二列圧力室群の圧力室につながる流路３０
１、３０３等の幅に比べて広く形成され、また、同じ圧
力室群に属する圧力室につながる流路であっても、中央
の圧力室に接続されている流路よりも外側の圧力室に接
続されている流路の方が大きな幅を有している。ここ
で、第一列圧力室群に属する圧力室１０２等と第二列圧
力室群に属する圧力室２０１等の幅は同一に形成されて
いる。

【０００９】しかしながら、図４に示したライン型イン
クジェットヘッドでは、第二列圧力室群に属する圧力室
２０１等と第一列圧力室群に属する圧力室１０２等から
つながる流路３０２、３０４等との隔壁が薄く、第二列
圧力室群に属する圧力室２０１等の圧電素子に電圧が印
加された場合、隣接する第一列圧力室群に属する圧力室
１０２等の流路３０２等に振動が伝わり、クロストーク
が発生する虞があった。例えば、圧力室２０４に圧力が
加えられると、その振動が圧力室２０４と流路３０８間
の隔壁を介して流路３０８に伝わり、流路３０８内にあ
るインクを吐出してしまう。この問題は、特に基板を樹
脂で形成すると著しい。この問題点を解消するために、
第二列圧力室群の圧力室と隣接する第一列圧力室群の圧
力室からつながる流路の間の隔壁を厚くする方法がある
が、この方法ではライン型インクジェットヘッドが大き
くなるという問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は、上記のような課題を解
消するためになされたもので、複数の圧力室を該ノズル
部の列に対して平行に複数列かつ千鳥状に配置した場合
に、隣接する圧力室と流路の間でクロストークの発生し
ないライン型インクジェットヘッドを提供することを目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るライン型
インクジェットヘッドは、第１には、圧電素子によりイ
ンクに圧力を付与する複数の圧力室と、該圧力室により
圧力を付与されたインクを射出する複数のノズル部と、
インクを上記圧力室から上記ノズル部へ導く複数の流路
とを有し、上記ノズル部を直線状に配置したライン型イ
ンクジェットヘッドにおいて、上記ノズル部の列の少な
くとも一方の側に、上記複数の圧力室を該ノズル部の列
に対して平行に複数列かつ千鳥状に配置し、かつ、上記
ノズル部の列から最遠位置の列にある圧力室に比べて、
他の列にある圧力室の幅を小さくしたことを特徴とする
ものである。

【００１２】また、第２には、上記第１の構成におい
て、最遠位置以外の列の圧力室よりノズル部につながる
流路において、該流路の幅を、すべての圧力室の幅を同
一にした場合に比べて、大きくしたことを特徴とするも
のである。

【００１３】また、第３には、上記第１の構成におい
て、最遠位置以外の列の圧力室の圧電素子の駆動電圧
を、すべての圧力室の幅を同一にした場合に比べて、大
きくしたことを特徴とするものである。

【００１４】さらに、第４には、上記第１の構成におい
て、最遠位置以外の列の圧力室の流路方向の長さを、最
遠位置の列にある圧力室よりも大きくしたことを特徴と
するものである。

【００１５】

【作用】本発明におけるライン型インクジェットヘッド
では、圧電素子に電圧を印加することによって圧力室内
のインクに圧力を加え、流路を経てノズル部よりインク
を射出する。本発明では、ノズル部の列の少なくとも一
方の側に、上記複数の圧力室を該ノズル部の列に対して
平行に複数列かつ千鳥状に配置し、かつ、上記ノズル部
の列から最遠位置の列にある圧力室に比べて、他の列に
ある圧力室の幅を小さくしたので、上記他の列にある圧
力室と最遠位置の列にある圧力室よりつながる流路との
隔間を大きくできるので、上記圧力室の上の振動板の振
動が隣の流路に伝わらず、クロストークを発生すること
がない。

【００１６】また、第２の構成においては、最遠位置以
外の列の圧力室よりノズル部につながる流路において、
該流路の幅を、すべての圧力室の幅を同一にした場合に
比べて大きくしたので、流路抵抗が小さくなり、上記第
１の構成において圧力室の幅を小さくすることによる吐
出力の低下を抑えることができる。

【００１７】第３の構成においても、最遠位置以外の列
の圧力室の圧電素子の駆動電圧を、すべての圧力室の幅
を同一にした場合に比べて大きくしたことにより、圧力
室においてインクに掛かる圧力を増加させたので、上記
第１の構成において圧力室の幅を小さくすることによる
吐出力の低下を抑えることができる。

【００１８】さらに、第４の構成においても、最遠位置
以外の列の圧力室の流路方向の長さを、最遠位置の列に
ある圧力室よりも大きくしたので、第１の構成において
幅を小さくしたことによる圧力室の容積を等しくさせる
ことができ、上記第１の構成において圧力室の幅を小さ
くすることによる吐出力の低下を抑えることができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。

【００２０】本実施例に係るライン型インクジェットヘ
ッドにおいては、基板に図１に示すようなインク路パタ
ーンが形成され、基板のインク路形成側には図示しない
振動板が固着され、該振動板上には図示しない圧電素子
が形成されている。

【００２１】基板には、図１に示すようなインク路パタ
ーンにしたがって圧電素子によりインクに圧力を付与す
る圧力室１０２、１０４、１０６、１０８・・・、２０
１、２０３、２０５、２０７・・・と、インクを射出す
るノズル部５０１、５０２、５０３・・・と、供給イン
ク路１０より上記圧力室１０２等にインクを導く流路４
０１、４０２、４０３・・・と、上記圧力室１０２等に
より圧力を付与されたインクをノズル部５０１等へ導く
流路３０１、３０２、３０３・・・とが設けられてい
る。

【００２２】ここで、本実施例においては、複数の圧力
室１０２等及び２０１等をノズル部５０１等の列に対し
て平行に２列の列状に配置しており、第一列に位置する
圧力室１０２等が第一列圧力室群を形成し、第二列に位
置する圧力室２０１等が第二列圧力室群を形成してい
る。そして、本実施例においては、第一列圧力室群に属
する圧力室１０２等と第二列圧力室群に属する圧力室２
０１等が、交互に千鳥状に配置されている。

【００２３】ここで、本発明においては、第一列圧力室
群に属する圧力室に比べて、第二列圧力室群に属する圧
力室の幅が小さく形成されている。例えば、圧力室２０
７の幅Ｗ１は圧力室１０８の幅Ｗ２より狭くなってお
り、これにより第二列圧力室群の圧力室と該圧力室と隣
接する流路間の隔壁の厚さが、圧力室の幅を同じとした
場合の０．１ｍｍから０．１５ｍｍに拡大され、その隔
壁の強度は約３倍の強度となる。すなわち、例えば、圧
力室２０７と流路３０８間の隔壁が、圧力室の幅を同じ
とした場合よりも拡大されている。従って、圧力室２０
７の圧電素子に電圧が印加された場合、隣接する流路３
０８に振動が伝達するのを阻止することができ、クロス
トークが発生することを防止する。

【００２４】次に、圧力室１０２等及び２０１等とノズ
ル部５０１等間の流路においては、近接する各流路の関
係では、第一列圧力室群の圧力室につながる流路３０
２、３０４等の幅が、第二列圧力室群の圧力室につなが
る流路３０１、３０３等の幅に比べて広く形成されてい
る。例えば、流路３０７と流路３０８では、第一列圧力
室群に属する圧力室１０８につながる流路３０８が、第
二列圧力室群に属する圧力室２０７につながる流路３０
７よりも大きな幅を有している。これは、第一列圧力室
群の圧力室につながる流路が第二列圧力室群の圧力室に
比べて長いため、幅が同一であるとイナータンスが異な
り、射出のタイミングがずれるからである。

【００２５】ただし、第一列圧力室群の圧力室と第二列
圧力室群の圧力室の幅が同じ場合、すなわち、図５に示
す場合と比べると、第二列圧力室群からつながる流路の
幅は大きく形成されている。例えば、圧力室２０７につ
ながる流路３０７は、図５に比べて若干大きな幅を有し
ている。これは、圧力室の幅を小さくしたことによる吐
出力の低下を防止するためのものである。

【００２６】すなわち、第二列圧力室群の圧力室の幅Ｗ
１を第一圧力室群の圧力室の幅Ｗ２０．８ｍｍから０．
７ｍｍに縮小し、圧電素子の幅を０．７ｍｍから０．６
ｍｍに狭めた場合、該圧力室にかかる圧力は、 ０．６／０．７＝０．８７ となる。この時、インク液の吐出スピードを変化させな
いためには、流路３のイナータンスをこの比率（０．８
７）で縮小する必要があるのである。

【００２７】本実施例では、図５の場合を示す図２
（ａ）と比べて、図２（ｂ）に示すように、圧力室とノ
ズル部間の流路の幅を変化させた。例えば、ロットナン
バー２３では、流路３０７の幅Ｒは０．２４６ｍｍから
０．３４２ｍｍに拡大されており、そのイナータンス
は、１．２１Ｅ＋０８から１．０３Ｅ＋０８に低下して
いる。以上のように、圧力室とノズル部間の流路のイナ
ータンスを低下させて、圧力室の幅を小さくした場合の
吐出力及び吐出スピードの低下を防いでいる。なお、図
２中Ｒは圧力室につながる流路３０１等の最も圧力室に
近い位置における各流路の幅を示すものであり、また、
Ｘ、Ｙは各ロットナンバーの流路及び圧力室における縦
と斜めの中心線の交わる点の座標を示すものである。

【００２８】さらには、圧力室１０２等及び２０１等と
ノズル部５０１等間の流路では、第一列圧力室群及び第
二列圧力室群の各列につながる流路において、中央に位
置する流路ほど流路を幅を狭め、端にいくほど幅を広げ
る工夫もされている。すなわち、例えば、流路３０５と
３０７とでは、同じ第二列圧力室群の圧力室につながる
流路であっても、より中央に位置する流路３０７の方が
流路の幅が小さい。これは、ノズル部５０１等が中央に
位置しているため、端へいくほど流路の長さが長くな
り、流路の幅を広くしてイナータンスを均一化している
のである。なお、図面上最右側に位置する流路３０ａ
は、圧力室２０ａが他の圧力室に比べて半分の大きさに
形成されているので、狭く形成されている。

【００２９】また、共通インク路１０と各圧力室１０２
・・、２０１・・等を結ぶ流路４０１等においても、第
一列圧力室群の圧力室につながる流路４０２、４０４等
の幅が、第二列圧力室群の圧力室につながる流路４０
１、４０３等の幅に比べて狭く形成されている。これ
も、圧力室までのイナータンスを均一化するためであ
る。上記構成に基づくインク路パターンを上下に有す
る、４ドット／ｍｍ、２インチの印字幅のヘッドを図３
のように構成した場合（ドット数は２２４ドット）、ノ
ズル部の方向の長さが８０ｍｍ、他辺の長さが約４１ｍ
ｍとなり、図３の従来例に比べてヘッドサイズを小さく
することができる。なお、ノズル部５０１等は、ヘッド
の略中央に２列に配置されている。

【００３０】なお、上述実施例においては、複数の圧力
室１０２、２０１等をノズル部５０１等の列に対して平
行に２段かつ千鳥状に配置しているが、３段等の複数段
の構成としてもよい。また、上記実施例では、圧力室の
幅を小さくしたことによる吐出力の低下という問題を流
路の幅を大きくすることにより解消したが、これには限
られず、幅を小さくした第二列圧力室群の圧力室の圧電
素子の駆動電圧を増大させるか、または、幅を小さくし
た第二列圧力室群の圧力室の流路方向の長さ増加し、同
時に圧電素子の長さも大きくして圧電素子のたわみ量を
大きくして、インクに付与する圧力が低下することを防
止してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ノズル部の列の少なくとも一方の側に、上記複数の
圧力室を該ノズル部の列に対して平行に複数列かつ千鳥
状に配置し、かつ、上記ノズル部の列から最遠位置の列
にある圧力室に比べて、他の列にある圧力室の幅を小さ
くしたので、上記他の列にある圧力室と最遠位置の列に
ある圧力室よりつながる流路との隔間を大きくでき、上
記圧力室の上の振動板の振動が隣の流路に伝わらず、ク
ロストークを発生することがなく、小型で精度のよいプ
リンターを提供することができる。

【００３２】また、最遠位置以外の列の圧力室よりノズ
ル部につながる流路において、該流路の幅を、すべての
圧力室の幅を同一にした場合に比べて大きくした場合に
は、流路抵抗が小さくなり、圧力室の幅を小さくするこ
とによる吐出力の低下を抑えることができる。

【００３３】また、最遠位置以外の列の圧力室の圧電素
子の駆動電圧を、すべての圧力室の幅を同一にした場合
に比べて大きくした場合にも、圧力室の幅を小さくする
ことによる吐出力の低下を抑えることができる。

【００３４】さらに、最遠位置以外の列の圧力室の流路
方向の長さを、最遠位置の列にある圧力室よりも大きく
した場合には、幅を小さくしたことによる圧力室の容積
を等しくさせることができ、圧力室の幅を小さくするこ
とによる吐出力の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るライン型インクジェットヘッド
の概略構成を示す説明図である。

【図２】この発明に係るライン型インクジェットヘッド
の圧力室の幅の変更例を示す説明図である。

【図３】本発明に係るライン型インクジェットヘッドを
適用した２インチの印字幅のヘッドの概略構成を示す説
明図である。

【図４】本出願人が既に案出しているライン型インクジ
ェットヘッドの概略構成を示す説明図である。

【図５】圧力室を横一列に並べた場合の２インチの印字
幅のヘッドの概略構成を示す説明図である。

【図６】圧力室を円形に配置した一般的なシリアルヘッ
ドを示す概略構成図である。

【図７】圧力室を直列かつ対抗して配置した一般的なシ
リアルヘッドを示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 共通インク路 １０２、１０４、１０６、１０８、２０１、２０３、２
０５、２０７ 圧力室 ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３
０７、３０８ 流路 ５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５
０７、５０８ ノズル部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子によりインクに圧力を付与する
   複数の圧力室と、該圧力室により圧力を付与されたイン
   クを射出する複数のノズル部と、インクを上記圧力室か
   ら上記ノズル部へ導く複数の流路とを有し、上記ノズル
   部を直線状に配置したライン型インクジェットヘッドに
   おいて、 上記ノズル部の列の少なくとも一方の側に、上記複数の
   圧力室を該ノズル部の列に対して平行に複数列かつ千鳥
   状に配置し、かつ、上記ノズル部の列から最遠位置の列
   にある圧力室に比べて、他の列にある圧力室の幅を小さ
   くしたことを特徴とするライン型インクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 最遠位置以外の列の圧力室よりノズル部
   につながる流路において、該流路の幅を、すべての圧力
   室の幅を同一にした場合に比べて、大きくしたことを特
   徴とする請求項１記載のライン型インクジェットヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 最遠位置以外の列の圧力室の圧電素子の
   駆動電圧を、すべての圧力室の幅を同一にした場合に比
   べて、大きくしたことを特徴とする請求項１記載のライ
   ン型インクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 最遠位置以外の列の圧力室の流路方向の
   長さを、最遠位置の列にある圧力室よりも大きくしたこ
   とを特徴とする請求項１記載のライン型インクジェット
   ヘッド。